Bobines de Helmholtz

Champ magnétique produit par des bobines de Helmholtz
dimanche 11 novembre 2007
par  Bernard Vuilleumier
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Le champ magnétique produit par une bobine plate sur son axe peut être calculé pour tout point de cet axe. Le champ produit par l’association de deux bobines plates identiques est la somme, au centre du dispositif, des champs créés par chaque bobine. La mesure de ce champ permet de vérifier la validité du modèle utilisé pour le calculer.
Bobines de Helmholtz {PNG}


Consultations préalables
- Bobines de Helmholtz
- Champ magnétique en fonction de la distance entre les bobines


Questions


Manipulations et mesures
- Réglez l’alimentation de façon à avoir un courant de 3 A quand l’interrupteur est fermé. Ouvrez ensuite l’interrupteur.
- Placez le senseur en position verticale de façon que le bout plat soit au milieu du segment reliant les centres des bobines. Avec l’interrupteur fermé, faites pivoter le senseur autour d’un axe vertical et observez les valeurs du champ magnétique. Trouvez la position qui donne un champ magnétique positif maximum. Le bout plat du senseur devrait être dans le plan de la bobine. Gardez le senseur dans la même position pour le reste de l’expérience.

Champ magnétique sur l’axe d’une bobine

  1. Placez le senseur le plus près possible du centre d’une bobine
  2. Mettez le senseur à zéro quand aucun courant ne circule pour annuler l’effet du champ magnétique terrestre et de tout magnétisme local. Avec l’interrupteur ouvert, cliquez sur le bouton « Zero ».
  3. Cliquez sur « Collect » pour commencer l’acquisition des données et fermez l’interrupteur.
  4. Relevez la valeur du champ puis ouvrez l’interrupteur.
  5. Éloignez progressivement la bobine du détecteur et répétez les points 2 à 4 pour chaque position jusqu’à atteindre une distance égale à 3 fois le rayon de la bobine.

Champ magnétique au centre de deux bobines en fonction de l’écartement

  1. Rapprochez au maximum les deux bobines.
  2. Mettez le senseur à zéro quand aucun courant ne circule pour annuler l’effet du champ magnétique terrestre et de tout magnétisme local. Avec l’interrupteur ouvert, cliquez sur le bouton « Zero ».
  3. Cliquez sur « Collect » pour commencer l’acquisition des données et fermez l’interrupteur.
  4. Relevez la valeur du champ puis ouvrez l’interrupteur.
  5. Écartez progressivement les bobines et répétez les points 2 à 4 pour chaque écartement jusqu’à atteindre une distance égale à 3 fois le rayon des bobines.

Champ magnétique sur l’axe des bobines pour un écartement fixe

  1. Mesurez le champ magnétique sur l’axe entre les bobines pour un écartement fixe égal à R et notez les valeurs dans votre tableau.
  2. Répétez la mesure du champ magnétique sur l’axe entre les bobines pour un écartement égal à 2R.

Graphiques et calculs
- Établissez, à partir de vos mesures, les graphiques donnant le champ :

  • sur l’axe d’une bobine en fonction de l’éloignement
  • au milieu du segment joignant les centres des bobines en fonction de leur écartement
  • sur l’axe des bobines en fonction de la position entre $-\frac{e}{2}$ et $\frac{e}{2}$ pour les deux écartements e.

- Calculez la valeur du champ pour chacune de ces configurations et comparez les courbes théoriques à vos graphiques.


Autres expériences d’électromagnétisme

- Capacité d’un condensateur
- Champ magnétique d’un aimant
- Champ magnétique d’un solénoïde
- Charge et décharge d’un condensateur
- e/m Rapport charge sur masse de l’électron
- Force de Laplace
- Résistivité

Sujets liés (from Wolfram Demonstrations Project)
- Helmholtz-Coil Fields
- Energy Density of a Magnetic Dipole
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Wolfram Demonstrations Project : mode d’emploi


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